Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han descubierto cómo el oxígeno vuelve diestros los espines en un material magnético y se trata de una colaboración internacional en la que han participado Arantzazu Mascaraque Susunaga y Miguel Ángel González Barrio, profesores de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad.
Según ha informado la UCM en un comunicado, en los imanes comunes los espines apuntan en la misma dirección. Existen configuraciones menos usuales, conocidas como texturas de espín quirales, en las que los espines cambian de dirección de un sitio a otro vecino con un sentido preferente de rotación. Se dicen entonces que presentan quiralidad, y poseen propiedades especiales, entre las que se encuentra la protección topológica de la propia configuración.
En un artículo reciente publicado en la revista Science Advances, Mascaraque, González-Barrio y sus colaboradores describen cómo una fracción de monocapa (< 1015 átomos/cm2) de oxígeno adsorbido sobre una película delgada de material magnético altera el carácter topológico de la película.
Al adsorberse en la superficie del metal, los átomos de oxígeno modifican la interacción de Dzyaloshinskii-Moriya, una interacción local entre espines vecinos que favorece una textura de espín con un sentido de rotación preferente.
Este efecto ha permitido al equipo controlar la quiralidad tanto de paredes de dominio magnético como de configuraciones más complejas y exóticas llamadas skyrmiones magnéticos. Por lo general, las paredes de dominio magnético carecen de quiralidad definida dado que existe la misma probabilidad de encontrar rotaciones a izquierda y derecha de los espines a lo largo de las paredes del dominio.
El estudio se realizó en condiciones de ultra-alto vacío, midiendo el recubrimiento de oxígeno y utilizando un sofisticado equipo de imagen magnética conocido como microscopio de electrones lentos polarizados en espín (SPLEEM), ubicado en el National Center for Electron Microscopy del Lawrence Berkeley National Laboratory en California, EEUU.
Los autores de este trabajo esperan que sus resultados puedan implementarse en futuros dispositivos de estado sólido como las memorias magnéticas de tipo racetrack (pista de carreras), aún en fase de estudio, que transportan la información mediante el movimiento de paredes de dominio magnético o de skyrmiones a lo largo de un nanohilo de material magnético, o en memorias magnéticas 3D. La adsorción controlada de oxígeno permitiría sintonizar las texturas de espín sin necesidad de contactos eléctricos o campos magnéticos aplicados.
